Io Volcano Observer

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Io Volcano Observer

Caractéristiques
Domaine Exploration
Type de mission Orbiteur
Statut En cours d'évaluation par la NASA
Lancement 2021 (si confirmé)
Lanceur Atlas V (401)[1]
Durée de vie Mission nominale de 18 mois dans l'environnement de Jupiter
Insertion en orbite 2028
Source énergie 2 ASRG
Puissance électrique 280-320 W

Io Volcano Observer (IVO) est un projet de sonde spatiale qui, si elle est approuvée et lancée, serait envoyée en orbite autour de Jupiter et effectuerait au moins sept survols de la lune Io. IVO a été proposé à la NASA par l'Université de l'Arizona à la fois comme une mission scientifique et d'ingénierie, à l'origine dans le cadre du programme d'étude de conception Discovery & Scout Mission Capability Expansion (DSMCE) de la NASA[2],[3]. Actuellement, la mission est une éventuelle proposition à soumettre au programme Discovery de la NASA[1]. En tant que tel, IVO n'a pas été financé et il est encore dans sa phase conceptuelle, s'il est sélectionné, sa fenêtre de lancement serait prévue en janvier 2015[1].

IVO est une mission planète-extérieure de faible coût qui explorerait activement le volcanisme de Io, l'impact de la lune sur le système de Jupiter dans son ensemble par la mesure de ses flux de chaleur globaux, de son champ magnétique induit, de la température de la lave, de la composition de son atmosphère, des panaches volcaniques, et des laves[1].

Historique[modifier | modifier le code]

Le volcanisme actif de Io, lune de Jupiter a été découvert par Voyager 1 en mars 1979[4]. Cette quantité importante de volcanisme sur Io est le résultat de chauffage dû aux forces de marée, un processus également observé sur d'autres satellites des planètes extérieures, telles que Encelade et Europe. Sur ces deux lunes-ci, le chauffage a permis la présence d'océans d'eau liquide sous la surface de ces lunes, avec des conséquences considérables sur leur géologie et fournissant un possible habitat pour une hypothétique vie[1]. Depuis sa découverte en 1979, l'activité volcanique sur Io a été observée par des instruments au sol ainsi que par les sondes Galileo, Cassini, et New Horizons. Galileo a survolé Io par sept fois au cours de ses huit ans de mission près de Jupiter. Toutefois, la faible bande passante descendante de Galileo à cause de son antenne à gain élevé endommagé, les problèmes des caméras et du spectromètre, et les dispositifs de sécurité des événements survenus au cours de plusieurs rencontres ont limité la quantité et la qualité des données qui pourraient être retournées à partir de ces survols[5]. Les deux autres sondes, Cassini et New Horizons, ont survolé le système de Jupiter à des distances supérieures de l'orbite de Callisto, le plus éloigné des satellites galiléens, limitant la durée de résolution et le temps de leurs données.

Io Volcano Observer était une étude de concept pour le programme Discovery & Scout Mission Capability Expansion (DSMCE) de la NASA. Le but du programme était de voir quels types de missions pourraient être effectuées en vertu d'un plafonnement des coûts des mission Discovery (425 millions de dollars) si un générateur Stirling à radioisotope avancé (ASRG) fourni par le gouvernement est utilisé comme source d'alimentation. Des 40 propositions soumises au programme DSMCE de la NASA, neuf ont été sélectionnées pour une étude plus approfondie[3]. Cette phase a été achevée en février 2009, lorsque l'équipe IVO et les autres groupes ont présenté leurs rapports finaux à la NASA. Actuellement, la NASA sollicite des propositions pour la prochaine mission Discovery, dont IVO sera probablement une telle proposition[1].

Description de la mission[modifier | modifier le code]

La Nasa avait d'abord annoncé que le lancement IVO serait effectué avec une fusée Atlas V (401) pendant une fenêtre de lancement en janvier 2015. Après le lancement, l'engin spatial effectuerait une trajectoire VEEGA (Venus Earth Earth Gravity Assist), en utilisant une assistance gravitationnelle de Vénus en janvier 2016 et deux de Terre en février 2017 et février 2019 pour envoyer la sonde sur une trajectoire liée à Jupiter[1]. Après un survol de Io sur son chemin, Io Volcano Observer exécuterait, en juillet 2021, une insertion en orbite jovienne pour entrer dans une orbite inclinée, autour de Jupiter. Suite à une mise orbite initiale de six mois, IVO se heurterait à 6-10 fois lors d'une mission primaire de 18 mois. Comme IVO serait une orbite inclinée (~49°), au cours de chacune de ces rencontres, aurait une approche de Io sur sa région polaire sud, qui prendrait sa plus proche approche près de l'équateur de Io à des distances allant de 100 à 1000 km, et partent de Io par sa région polaire nord[1]. Pour faciliter la détection des changements, le vaisseau spatial rencontrerait également Io près du même point de l'orbite de Io, maintenant des conditions d'éclairage similaires au cours de la mission nominale[6]. Suite à la mission primaire, si la sonde spatiale et sa source d'énergie restent en bonne santé, une mission élargie pourrait être approuvée. Cette mission prolongée pourrait inclure jusqu'à la période orbitale de IVO à un an de la durée dans le cadre d'un test de la durée de vie des ASRGs, pour surveiller des changements du satellite sur une période de plus longue durée, et éventuellement rencontrer l'un des satellites extérieurs irréguliers de Jupiter. Une telle mission prolongée pourrait durer jusqu'à huit ans, avec un potentiel atteignant jusqu'à huit rencontres supplémentaires[1].

Les fonds nécessaires ne furent pas débloqués à temps, toutefois en juin 2014, la Nasa a annoncé que la mission pourrait être lancée le 31 décembre 2021[7].

Objectifs scientifiques[modifier | modifier le code]

Les objectifs scientifiques de la mission sont[8]:

  • Comprendre le volcanisme actif Io et ses implications pour les processus volcaniques sur d'autres planètes tout au long des temps géologiques.
  • Comprendre la structure interne de Io et les mécanismes de chauffage provoqué par les forces de marée et les implications pour l'évolution couplée orbitale-thermique des satellites et des planètes extrasolaires.
  • Comprendre les processus qui forment les montagnes et les paterae sur Io et les implications pour la tectonique dans des conditions de chaleur à haut flux qui peuvent avoir existé au début de l'histoire des autres corps planétaires.
  • Comprendre comment Io affecte le système jovien, et les implications pour l'étude des autres systèmes planétaires.
  • Rechercher des preuves de l'activité à l'intérieur profond de Io et comprendre la génération de champs magnétiques internes.

Alimentation[modifier | modifier le code]

S'il est sélectionné par la NASA, Io Volcano Observer serait le vol d'essai du nouveau générateur Stirling à radioisotope avancé (ASRG), qui est un prototype destiné à assurer l'alimentation tout au long de la durée de vie de missions planétaires[1]. L'ASRG est un système d'alimentation à radioisotope utilisant un moteur Stirling et qui devrait générer 140 à 160 W de puissance électrique, c'est quatre fois plus efficace qu'un générateur thermoélectrique à radioisotope, système utilisé actuellement. Sa masse est de 20 kg et il aura une durée de vie nominale de 14 ans[3].

Spécifications
  • Durée de vie : ≥ 14 ans
  • Puissance nominale : 140 W
  • Masse : ~ 20 kg
  • Efficacité du système : ~ 30 %
  • 2 modules GPHS à 238Pu
  • Utilisation de 0,8 kg de Plutonium 238

Références[modifier | modifier le code]

  1. Erreur de référence : Balise <ref> incorrecte ; aucun texte n’a été fourni pour les références nommées DecadalSurveyPDF.
  2. [PDF] James Green, « Planetary Science Update and Lunar Science Plans », Goddard Space Flight Center, NASA,‎ March 12, 2008 (consulté le 8 février 2010)
  3. a, b et c [PDF] Green James L., « Planetary Science Division Update », NASA,‎ June 23, 2008 (consulté le 10 November 2009)
  4. (en) L. A. Morabito, « Discovery of currently active extraterrestrial volcanism », Science, vol. 204, no 4396,‎ 1979, p. 972 (PMID 17800432, DOI 10.1126/science.204.4396.972)
  5. (en) J.; et al. Perry, Io after Galileo, Springer-Praxis,‎ 2007, 35–59 p. (ISBN 3-540-34681-3), « A Summary of the Galileo mission and its observations of Io »
  6. [PDF] (en) Alfred McEwen, « Io Volcano Observer (IVO) », Berkley Io Workshop,‎ December 12, 2008 (consulté le 8 février 2010)
  7. NASA Discovery Program Draft Announcement of Opportunity". NASA Science Mission Directorate (SpaceRef). 2014-02-19.
  8. McEwen, A.; et al. (2010). « Science Rationale for an Io Volcano Observer (IVO) Mission » (PDF) LPSC XLI. Abstract #1433. 

Voir aussi[modifier | modifier le code]